冻融环境下高铁路基粗粒土填料动力特性研究

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1、硕士学位论文冻融环境下高铁路基粗粒土填料动力特性研究DYNAMICPROPERTIESOFCOARSE-GRAINEDFILLINGSUSEDUNDERHIGH-SPEEDRAILWAYSUBJECTEDTOFREEZE-THAWCYCLES孔祥勋哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TU435学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文冻融环境下高铁路基粗粒土填料动力特性研究硕士研究生：孔祥勋导师：凌贤长教授申请学位：工学硕士学科：土木工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:T

2、U435U.D.C:624DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDYNAMICPROPERTIESOFCOARSE-GRAINEDFILLINGSUSEDUNDERHIGH-SPEEDRAILWAYSUBJECTEDTOFREEZE-THAWCYCLESCandidate：KongXiangxunSupervisor：Prof.LingXianzhangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：CivilEngineeringAffiliation：Schoo

3、lofCivilEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要高速铁路以其高速度、低能耗、轻污染等突出特点，成为世界高速交通发展的潮流。近年来，我国寒区高速铁路建设发展迅速，在建和已建的寒区高速铁路总里程超过7000km。冻融循环与列车荷载联合作用下，路基粗粒土填料动力特性发生变化，路基性能受到影响。目前，国内外学者针对粗粒土动静力特性进行了诸多研究，而考虑冻融效应的研究还主要集中在粗粒土静力特性方面，冻融环境

4、下粗粒土动力特性研究还有待进一步加强。因此，本文依托季节冻融环境下高速铁路工程，针对路基B组填料，采用室内试验与理论分析的方法，对填料动剪切模量、阻尼比、阈值剪应变等动力参数及其主要影响因素进行了研究。研究成果为可季节冻土区高速铁路路基设计提供建议，为路基动力响应分析提供参考。本文主要研究内容与重要成果如下：(1)对高铁路基填料进行室内颗粒分析试验、击实试验和冻融时间指标试验，得到填料颗粒级配曲线、最大干密度与最优含水率、试样冻结与融化所需时间参数，为动三轴试验提供必要的控制指标。试验结果显示，该粗粒土为级配不良的细圆砾土，属于B组填料；其最大干密度和最优含水率均随细粒含量增加

5、而增大；试样完全冻结需要200min，完全融化需要150min。(2)采用GDS动三轴仪对粗粒土填料进行了一系列常规动三轴试验，分析了围压、冻融循环次数、细粒含量等因素对动应力－动应变关系、动剪切模量和阻尼比的影响。提出了能考虑围压、冻融循环次数和细粒含量的路基粗粒土填料动剪切模量模型，建立了统一的阻尼比计算公式。研究发现：动应力－动应变曲线随围压增大而变陡，随冻融循环的持续作用和细粒含量的增加而变缓；动剪切模量随围压增加而增大，随冻融循环的持续作用和细粒含量的增加而降低；动剪切模量随动剪应变非线性发展，其线性阈值剪应变处于10-3量级；不同影响因素下粗粒土的阻尼比相近。(3)

6、对粗粒土填料短时动力荷载作用下的变形特性进行研究，提出了竖向残余应变增量与动剪应变的幂函数关系表达式，分析了围压、冻融循环次数、细粒含量等因素对填料变形特性的影响。结果表明：粗粒土填料残余应变随围压增加而降低，随冻融循环的持续作用和细粒含量的增加而增加；阈值剪应变随围压增加而增加，随冻融循环的持续作用和细粒含量增加而降低；动剪应变处于10-6~10-5量级时，填料开始产生残余变形。-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文关键词：冻融循环；粗粒土填料；动力特性；动三轴试验；低围压；高铁路基-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractHigh-speedrailwayisch

7、aracterizedbyitshighspeed,lowenergyconsumptionandlightpollution.Ithasbecomethetrendofhigh-speedtrafficdevelopmentintheworld.Inrecentyears,theconstructionofhigh-speedrailwaysinthecoldregionsofChinahasdevelopedrapidly.Andthetotalmileageofthehigh-spee